未解決問題、算術と数論、1948年に提起
エルデシュ–シュトラウス予想
未解決エルデシュ
すべての整数 に対して、有理数 はある正の整数 を用いて3つの正の単位分数の和 として表せる。
2026年現在、エルデシュ–シュトラウス予想は未解決である。篩法(ヴォーン、1970年)により、 における例外の個数は高々 であることが示されており、自然密度の意味でほとんどすべての整数について予想は成り立つ。モジュラー・フィルタリング(サレ、2014年およびその後の計算機による拡張)によって、少なくとも まで予想が検証されている。しかし、剰余類 は有限個の多項式恒等式では覆えないため(モーデルの平方剰余の障害)、完全な証明には新たな解析的または算術的手法が必要である。
既知の最良の結果
- ヴォーン(1970年): が解を持たない整数 の個数は高々 である。
- エルショルツとタオ(2013年):素数 にわたる解の平均個数は と の間に挟まれる。
- サレ(2014年):コンピュータ検証により、 の範囲に反例が存在しないことが確認されている。
使われた手法と限界
| 手法 | 達成したこと | 限界 |
|---|---|---|
| モジュラー被覆合同式と大篩法 | 任意の法 について非ゼロ平方剰余を除くすべての剰余類を排除し、例外集合の密度が であることを示して までの検証を可能にする | モーデルの障害: はすべての整数 を法として平方剰余であるため、有限個の合同式の系ではすべての素数を覆うことができない |
| アフィン多様体上のパラメータ化された約数和解析(エルショルツ–タオ) | 表現の個数の和 に対する鋭い上下界を確立する | 素数 にわたる平均を制御するにとどまり、個々の素数 ごとに を保証することはできない |
未解決の問い
- を満たすすべての素数は、正の整数による表現 を持つか。
- シンツェルの一般化――任意の固定された に対して、十分大きなすべての で が可解であるという主張――は成り立つか。
参考文献
- Christian Elsholtz, Terence Tao (2013). Counting the number of solutions to the Erdős–Straus equation on unit fractions · DOI:10.1017/S1446788713000244 · arXiv:1107.1010
- L. J. Mordell (1969). Diophantine Equations
- R. C. Vaughan (1970). On a problem of Erdős and Straus · DOI:10.1112/S0025579300002886
- Serge E. Salez (2014). The Erdős–Straus conjecture: New modular equations and checking up to N = 10^17 · arXiv:1406.6307 [プレプリント・未査読]